ТЕПЛООБМЕННИК С ПУЛЬСАЦИОННОЙ ПОДАЧЕЙ ГАЗА Российский патент 1995 года по МПК F28F13/10 

Изобретение относится к теплообменным аппаратам и может быть использовано в теплоэнергетике.

Для передачи тепла от газообразного теплоносителя к жидкости (или наоборот) широко применяются рекуперативные теплообменники, содержащие корпус, патрубки подвода и отвода теплоносителей и теплообменные трубки. В таких аппаратах передача тепла от одного теплоносителя другому определяется в основном теплоотдачей от газа к стенке трубок, так как коэффициент теплоотдачи от стенки к жидкости несоизмеримо больше.

Известна конструкция теплообменника [1] содержащего корпус, патрубки подвода и отвода теплоносителей, теплообменные трубки, а также прерыватель потока газа, выполненный в форме вала с лопастным колесом. Поток газа поступает в корпус теплообменника пульсационно, что интенсифицирует теплообмен и увеличивает коэффициент теплопередачи. Однако такая конструкция теплообменного аппарата не позволяет регулировать скорость вращения лопастного колеса без изменения давления подаваемого газа. Максимальная же интенсификация теплообмена в 3,5-5 раз достигается при частоте пульсаций подаваемого газа, определяемой условиями турбулентного резонанса [2]
Для интенсификации теплообмена между газообразными теплоносителем и стенкой теплообменных трубок в теплообменнике, содержащем корпус, патрубки подвода и отвода теплоносителей, теплообменные трубки и прерыватель потока газа, выполненный в форме вала с лопастным колесом, согласно изобретению лопастное колесо жестко закреплено на установленной с возможностью перемещения охватывающей вал втулке, а на валу дополнительно смонтированы примыкающие друг к другу неподвижный и вращающийся перфорированные диски.

Такая конструкция теплообменника позволяет регулировать скорость вращения лопастного колеса путем его перемещения вместе со втулкой относительно вала, благодаря чему можно достигнуть частоты пульсаций потока газа, соответствующей условиям турбулентного резонанса. Этим обеспечивается значительная интенсификация теплообмена.

На фиг.1 показано предлагаемое устройство (продольный разрез Б-Б на фиг. 2); на фиг.2 разрез А-А на фиг.1.

Теплообменник содержит корпус 1, патрубки 2 и 3 подвода и отвода жидкого теплоносителя и патрубки 4 и 5 подвода и отвода теплогазообразного теплоносителя, теплообменные трубки 6, размещенные в корпусе, с подачей в них жидкого теплоносителя прерыватель потока газа. Последний выполнен в форме вала 7 с лопастным колесом 8, жестко закрепленным на охватывающей вал втулке 9, установленной с возможностью перемещения (например, на резьбе) с помощью рукоятки 10, вынесенной на торцовую стенку корпуса. Лопастное колесо 8 размещено в зоне патрубка 4 для подачи газа, расположенного тангенциально. На валу 7 перед теплообменными трубками 6 смонтированы примыкающие друг к другу с зазором неподвижный и вращающийся 11 перфорированные диски, причем отверстия в них отстоят от оси вала на одинаковом расстоянии.

Теплообменник работает следующим образом.

Жидкость через патрубок 2 подается в теплообменник, проходит по теплообменным трубкам 6 и выходит из него через патрубок 3. Газообразный теплоноситель через патрубок 4 подается на лопастное колесо 8, приводя его совместно с диском 11 во вращение. При периодическом совмещении отверстий в неподвижном 12 и вращающемся 11 дисках газ подается на теплообменные трубки пульсационно, отдает (или воспринимает) тепло жидкости и удаляется через патрубок 5. Частота пульсаций газа изменяется путем смещения с помощью рукоятки 10 лопастного колеса 8 в свободное пространство между торцовой стенкой корпуса и патрубком 4. Максимальная частота пульсаций имеет место при нахождении лопастного колеса непосредственно перед патрубком для подачи газа; при его смещении она уменьшается вплоть до полной остановки вала.

При соответствующем подборе числа отверстий во вращающемся диске 11 при определенном расстоянии между ним и колесом 8 амплитуда пульсаций газа возрастает вдвое, так как лопастное колесо в свою очередь является также прерывателем потока газа. Происходит наложение синусоид изменения давления газа, что является дополнительным фактором, способствующим интенсификации теплообмена.

Таким образом, предлагаемая конструкция теплообменника с пульсационной подачей газа обеспечивает значительную интенсификацию теплообмена от газа к стенке теплообменных трубок путем создания пульсаций газа с частотой, определяемой условиями турбулентного резонанса, что позволяет значительно уменьшить металлоемкость и габариты теплообменника. Кроме этого, пульсации потока препятствуют налипанию посторонних веществ (грязь, сажа) на стенки теплообменных трубок.

Использование: в теплоэнергетике. Сущность изобретения: теплообменник содержит корпус 1, патрубки 2 и 3 подвода и отвода теплоносителей, теплообменные трубки 6 и прерыватель потока газа, выполненный в форме вала 7 с лопастным колесом 8, которое жестко закреплено на установленной с возможностью перемещения охватывающей вал втулке 9. На валу 7 дополнительно смонтированы примыкающие друг к другу неподвижный и вращающийся перфорированные диски. 2 ил.

ТЕПЛООБМЕННИК С ПУЛЬСАЦИОННОЙ ПОДАЧЕЙ ГАЗА, содержащий корпус с патрубками подвода и отвода теплоносителей, теплообменные трубки и прерыватель потока газа в виде вала с лопастным колесом, отличающийся тем, что вал снабжен охватывающей его втулкой, установленной с возможностью перемещения относительно его оси, при этом лопастное колесо жестко закреплено на упомянутой втулке, а перед теплообменными трубками на валу размещены с зазором относительно друг друга два перфорированных диска, один из которых установлен неподвижно относительно стенок корпуса, а другой с возможностью вращения.